府谷半焦干燥特性研究_郭启海

堆积厚度等 因 素 对 半 焦 干 燥 速 率 的 影 响，以 期 为 后续半焦干燥系统中试与工业化生产提供基础数 据和设计参考。
1 实验部分
1. 1 实验样品 半焦样品取自府谷，样品工业分析和元素分析
见表 1。
Mad 6. 22
工业分析 /%
Aad
Vad
7. 95
3. 81
表 1 半焦工业分析和元素分析 Table 1 Proximate and ultimate analysis of semicoke
drying stage was prolonged，the drying rate declined and the removal quantity of water decreased． To ensure a faster drying rate，the appro-
priate temperature should be controlled above 200 ℃ ． Adding air blast and reducing accumulative thickness of semi－coke helped to pro-
干燥速率迅速下降，水脱除量急剧减少。因此，为保证较快的干燥速率，干燥温度应控制在 200 ℃ 以
上为宜； 增加鼓风，降低堆积厚度有助于提高干燥速率，通过鼓风方式干燥可将脱水率提高 23% 。
关键词： 半焦； 干燥特性； 水分； 干燥温度
中图分类号： TQ52
文献标志码： A
文章编号： 1006－6772（ 2016） 02－0005－04
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2016 年第 2 期
洁净煤技术
第 22 卷
件下，170 ℃ 热 空 气 可 在 10 min 内 将 煤 中 水 分 从 30% 降至 15% 以下。秦谊等［7］采用云南高水分褐 煤为研究 对 象，干 燥 温 度 为 100 ～ 150 ℃ ，干 燥 时 间为 30 ～ 60 min 时，水分控制在 10% ～ 20% 。刘 芳侯［8］对工 业 化 焦 炭 烟 气 烘 干 工 艺 进 行 研 究，发 现增加不同 平 面 的 烟 气 通 风 量，烘 焦 时 间 可 缩 短 至原来的 3 /8，提高焦干工序生产能力。笔者以府 谷 半 焦 为 原 料 ，考 察 了 粒 径 、干 燥 温 度 、有 无 鼓 风 、
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图 1 粒径对干燥效果的影响 Fig. 1 The effect of semi－coke diameter on drying process
2. 2 温度对半焦干燥效果的影响 取粒径 30 mm 半焦 500 g，在无鼓风条件下，考
察不同温度对干燥效果的影响，结果如图 2 所示。 由图 2 可知，温度为 250 ℃ 时，干燥初始阶段的调整 期不明显，能够保证较快的干燥速率，30 min 内水的 脱除率即可达到 90% 。随着干燥温度的降低，调整 期变长，干燥速率迅速下降，水的脱除量急剧减少。 干燥温度为 200 ℃ 时，达到 90% 除水率的时间为 53 min。温度为 150 ℃ 时，10 min 内，半焦含水率仅 下降了 1. 84% ，60 min 内水的脱除率只有 60% 。这 是由于半焦为多孔介质，干燥速率主要取决于内部 水分移动 到 表 面 的 速 率［8］。 且 半 焦 内 部 含 有 大 量 微米级孔道［12］，受 孔 道 中 水 分 凹 表 面 曲 率 的 影 响， 其饱和蒸气压低于纯水的蒸气压，要想使其中水分 顺利析出，就需要更高的温度。结果表明，干燥温度 对半焦的干燥速率有很大影响，且半焦本身为多孔 结构，因此，为使半焦达到预定含水率，必须保证干 燥过程在一定温度下进行。考虑到单位时间内的处 理量，其干燥温度应控制在 200 ℃ 以上为宜。
crease of particle size at a fixed drying condition． When the particle size decreased from 50 mm to 10 mm，the time needed for achieving
the same water contents （ 1% ） distinctly shortened from 57 min to 31 min． With the temperature decrease，the adjustment period of initial
郭启海等： 府谷半焦干燥特性研究
2016 年第 2 期
图 2 干燥温度对干燥效果的影响 Fig. 2 The effect of drying temperature on drying process
究。E－mail： guoqihai@ 139. com 引用格式： 郭启海，张顺利，张佼阳，等百度文库 府谷半焦干燥特性研究［J］． 洁净煤技术，2016，22（ 2） ： 5－8．
GUO Qihai，ZHANG Shunli，ZHANG Jiaoyang，et al． Drying characteristics of Fugu semi－coke［J］． Clean Coal Technology，2016，22（ 2） ： 5－8．
半 焦 孔 隙 率 较 大 ，在 熄 焦 过 程 中 吸 入 大 量 水 分 ，抽 样统计成品半焦中水分最高可达 20%［2］。而在铁 合 金［3］、电 石［4］、高 炉 喷 吹［5］等 生 产 中，通 常 要 求 碳素原 料 含 水 率 低 于 3% ，最 好 小 于 1% 。此 外， 半焦中 水 分 过 高 会 增 加 运 量，浪 费 运 力，加 大 运 费。因此，对半 焦 进 行 干 燥 尤 为 重 要。国 内 外 学 者对高水分 煤 的 干 燥 研 究 较 多，而 对 半 焦 干 燥 的 基 础 研 究 报 道 甚 少 。 陈 鹏［6］对 神 华 集 团 内 蒙 古 矿 区动力煤进行研究，在热风流量 2 000 L / min 的条
摘 要： 针对炼焦工艺及熄焦方式不同导致焦炭含水率波动较大问题，以府谷半焦为原料，进行半焦
干燥实验研究，考察了粒径、干燥温度、有无鼓风、堆积厚度等因素对半焦干燥速率的影响。结果表
明，在恒定的干燥条件下，粒径越小，干燥速率越快。若将半焦粒径从 50 mm 减小到 10 mm，则焦炭
含水率干燥至 1% 所需干燥时间由 57 min 降至 31 min； 干燥温度降低，干燥初始阶段的调整期延长，
Drying characteristics of Fugu semi－coke
GUO Qihai1，2 ，ZHANG Shunli1，2 ，ZHANG Jiaoyang1，2 ，DING Li1，2 ，XUE Xun1，2 ，WU Daohong1，2
（ 1． Beijing Low－rank Coal and Organic Waste Pyrolysis Technology Engineering Ｒesearch Center，Beijing 102200，China；
收稿日期： 2015－07－06； 责任编辑： 白娅娜 DOI： 10． 13226 / j． issn． 1006－6772． 2016． 02． 002 基金项目： 北京市科技计划课题资助项目（ Z121100004412003） 作者简介： 郭启海（ 1981—） ，男，黑龙江桦南人，工程师，硕士，从事煤炭气化技术、煤炭提质技术和电石冶炼技术的工艺过程开发及工程放大等研
方法，取半焦样 2 000 g，参照 GB / T 217—2008《煤 的真相对密度测定方法》，将其置于沸水中浸泡 36 h，再在冷水中浸泡 72 h［9］，以确保吸水完全。
将半焦样从水中捞出，平铺于托盘中晾干，待半 焦表面无明显水迹时，取 500 g 进行全水分测定。 剩余煤样均分为 3 份放入浅坩埚内，置于鼓风干燥 箱内，进行干燥实验，每种实验条件平行进行 3 组， 计算干基含水率，取平均值。
drying experiments were carried out using the Fugu semi－coke as raw materials． The effects of particle size，drying temperature，with or
without air blast and accumulative thickness on drying rate were determined． The results showed that the drying rate increased with the de-
2 结果与讨论
2. 1 粒径对半焦干燥效果的影响 取 3、10、30、50 mm 半焦各 500 g，单层平铺于托
盘内，置于鼓风干燥箱内，鼓风机关闭，温度设定为 250 ℃ ，考察不同粒径半焦的干燥特性，结果如图 1 所示。由图 1 可知，半焦粒径为 3 mm 时，10 min 内 水分下降至 0. 87% ，水分脱除率达到 96. 1% 。粒径 从 10 mm 增大到 50 mm，干燥速率逐渐下降，达到 干基含 水 率 小 于 1% 所 需 时 间 分 别 为 31、46 和 57 min。半焦粒径达到 50 mm 时，干燥速率在开始 阶段出现明显调整期，这是由于相同质量的物料，粒 径越大，与热源的接触面积相对越小，相应的传质、 传热越慢，导致水分移出与热量传入不匹配，干燥速 率较小，调整期过后，半焦含水率随干燥时间直线下 降［10－11］。说明在恒定的干燥条件下，半焦粒径对干 燥速率的影响极为显著，减小粒径，有助于提高干燥 效率。
第 22 卷第 2 期
2016 年 3 月
洁净煤技术
Clean Coal Technology
Vol. 22 No. 2 Mar． 2016
府谷半焦干燥特性研究
郭启海1，2 ，张顺利1，2 ，张佼阳1，2 ，丁 力1，2 ，薛 逊1，2 ，吴道洪1，2
（ 1. 北京市低变质煤与有机废弃物热解提质工程技术研究中心，北京 102200； 2. 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，北京 102200）
2． Beijing Shenwu Environment and Energy Technology Co． ，Ltd． ，Beijing 102200，China）
Abstract： Different coking process and coke quenching process led to large fluctuation of coke moisture． In order to resolve the problem，
FCad
w（ Cad ）
w（ Had ）
元素分析 /% w（ Oad ）
w（ Nad ）
82. 02
81. 83
0. 79
2. 47
0. 51
w（ St，ad ） 0. 23
Qnet，ar / （ MJ·kg－1 ）
27. 36
1. 2 实验方法 参照 GB 474—2008《煤样的制备方法》的制样
mote the drying rate． The use of forced air drying method could increase the dehydration rate by 23% ．
Key words： semi－coke； drying property； moisture content； drying temperature
0引 言
半 焦 俗 称 兰 炭 ，是 泥 煤 、褐 煤 和 高 挥 发 分 烟 煤 等经低温（ 500 ～ 700 ℃ ） 热解得到的固体产物，具 有 比 电 阻 高 、反 应 性 和 可 磨 性 好 、无 爆 炸 性 及 燃 点 和强度低 等 特 点，在 铁 合 金、电 石、化 肥 等 行 业 完 全 可 以 替 代 且 优 于 一 般 焦 炭 ，同 时 在 高 炉 喷 吹 、生 产炭化料 和 活 性 炭 等 领 域 有 较 大 的 发 展 潜 力［1］。 目 前 ，半 焦 的 生 产 以 水 封 冷 却 出 焦 方 式 为 主 ，由 于